近海石油老龄平台延寿技术研究.pdf

我国近海油气勘探开发高技术发展研讨会文集 近海石油老龄平台延寿技术研究 陈国明 刘键 (中国石油大学，山东东营，257061) 【摘 要】本文针对我国海洋石油工业发展需要，提出开展近海石油老龄平台延寿技术研究的建议-9构 想，以海洋工程、系统安全理论和工业信患化技术为支撑，重点开展老龄平台剩余寿命预测-9剩余强度评 估、可靠性分析-9风险评估、检测维修加固和延寿决策等多项关键技术的研究。提出老龄平台安全可靠性 分析、风险评估-9管理的工程应用方法；通过开发平台结构的动态虚拟样机，探讨老龄平台安全可靠性主 动控制方法、安全预警技术，对平台的维修周期、维修成本和维修方法进行优化；制定延寿技术的工业应 用流程、规范，开发计算、管理软件。在保证平台安全的前提下，有效延长现役老龄平台的使用寿命，为 老龄平台的安全运行提供技术支持。 【关键词l老龄平台 廷寿技术安全保障风险分析剩余强度 1 引言 海洋平台是海洋石油开发的关键设备，其造价高昂，设计寿命一般为15—20年。如果能 在保证海洋平台安全的前提下，有效延长海洋平台的使用寿命，则可以大大降低海洋石油开 发的成本，经济效益显著。日前，我国已有相当数量的平台进入老龄服役期，为了开发相邻 地区新发现的石油储量，往往需要这些平台超龄服役，这些平台的安全性、可靠性和完整性 问题日益突出，海洋老龄平台的安全问题越来越引起人们的高度重视。为了保证海上石油的 安全生产，十分有必要结合我国海上油田的实际状况，研究和开发老龄平台延寿服役的安全 保障技术。以海洋工程、系统安全理论和工业信息化技术为支撑，重点解决海洋平台剩余寿 命预测与剩余强度评估、平台可靠性分析与风险评估和平台维修加固技术与延寿决策等多项 关键技术难点，为老龄平台的安全运行提供技术支撑。 2国内外研究综述 国外十分重视平台延寿技术的研究，在工业晃联合资助下，以美国Bea R G教授和挪威 Moan教授为代表的科学家进行了卓有成效的研究工作，在平台寿命再评估、平台缺陷检测 监测、平台缺陷维修和平台极限强度评估等多个方面取得一系列的研究成果。在平台维修技 术方面，Rodriguez—Sanchez J．E提出“简单修理”技术，Fisher提出平台节点焊缝处裂纹 的修理方法，应用空气锤敲击焊趾可以有效提高焊缝的疲劳强度，并可以修理已经出现裂纹 的焊缝，对于稍大的裂纹可以使用气钨弧焊，对于穿透裂纹，则使用打孔的方法修理， Fredborg Andreas提出空气锤敲击法和针式敲击法；另外，Walker A．C提出应用非线性有 限元方法计算平台在极限载荷下的应力状态，可使计算结果更为准确。Wan Mahmood、Bea R G等学者也提出了现役平台的剩余极限强度评估方法。上述成果有力地促进了平台延寿技术 近海石油老龄平台延寿技术研究 的发展，相关技术已申请专利保护，同时还开发一批平台剩余寿命、强度评价的应用软件， 如平台寿命再评价软件系统Dassault、平台再评估的软件TOPCAT等。目前己形成一套完整 的应用技术体系，应用于北海和墨西哥湾海上油田，成效显著。老龄平台安全运行延寿技术 也被ISO、API规范等相关国际标准所接受。 上世纪90年代，中国海洋石油总公司组织哈工大、清华大学、石油大学、上海交大和 大连理工等国内相关单位实施了“海上结构物检测、维护与修理”科研攻关项目，取得受损 伤构件的修理与评估、裂纹类缺陷评估与寿命预测技术、海洋平台维修决策技术等多项研究 成果，该项目已获2003年度国家科技进步二等奖。此外，国内学者在现役平台寿命、强度、 可靠性评估等领域进行了大量卓有成效的研究工作，取得一系列的研究成果，其中包括移动 式老龄平台极限强度评估技术，有力地促进了平台风险分析与安全评估技术的发展。中国石 油大学在海洋平台的疲劳载荷描述、平台整体疲劳寿命预测、平台强度评价、平台安全可靠 性评估等方面进行了大量的工作。在试验研究的基础上，开展了海洋平台疲劳、断裂分析与 评估、剩余寿命预测技术的研究，对随机载荷作用下构件疲劳寿命预测、海洋平台极限强度 评定等技术难题作了较系统的探讨，上述工作为开发海洋平台安全延寿技术奠定了良好的基 础。 3主要研究内容和拟解决的技术难点 针对我国海洋石油开发的需要，系统开展海洋老龄平台安全运行延寿技术的研究。以固 定式钢制石油平台为对象，研究剩余寿命预测与剩余强度评估、平台可靠性分析与风险评估 和平台维修加固技术与延寿决策等多项关键技术，构建老龄平台延寿安全服役的技术体系， 为海上石油的安全生产提供技术支撑。主要研究内容和拟解决的技术难点包括： (1)老龄平台剩余寿命预测与强度评估技术研究：开展现役海洋平台载荷历史和应力分 布的准确描述方法研究，基于相关的试验研究，探索平台构件的损伤演化规律。重点解决不 确定环